三相异步电动机Matlab仿真
基于Matlab的三相异步电动机起动、调速和制动特性仿真
信息工程学院基于Matlab的三相异步电动机起动、调速和制动特性仿真摘要：异步电动机目前在日常生活中已得到广泛应用，其主要特点为结构简单、运行可靠、效率较高和成本较低。
为使其应用更加广泛且性能更加完善，有必要对其最基本的起动、制动和调速性能进行深入研究。
而随着电机研究的不断深入，仿真就成为对其进行研究的一个重要手段，其中Matlab软件以其方便、高效、直观的特点，广泛应用于异步电动机的仿真研究，方便快捷且节约资源，为解决一些复杂问题带来了极大的方便。
本文通过Matlab软件进行仿真，研究异步电动机起动、调速和制动的各种方法，以找到提高其性能的途径，并通过与理论相对比，验证了本文模型的有效性和正确性。
关键词：Matlab；仿真；异步电动机Simulation for Start-up ,Speed Control and Braking Character of Three-phase Asynchronous Motor Based onMatlabAbstract:Asynchronous motor has been widely used in our daily life at present, the main characteristics of simple structure, reliable operation, high efficiency and low cost. In order to make its application more widely and performance will be improved, it is necessary for the most basic starting, braking and speed regulating performance for further research. And with the research of motor, the simulation has become an important means to study, the Matlab software, with its convenient, efficient and intuitive features, are widely used in the simulation research of asynchronous motor is convenient and save resources, to solve some complex problems has brought great convenience.Based on the Matlab software simulation, the asynchronous motor starting, speed and braking methods, in order to find ways to improve its performance, and compared with the theory, proves the correctness and the effectiveness of the model. Key words:Matlab; simulation; asynchronous motor1 设计目的和意义1.1 概述在科学技术发展迅速的当今社会，电机已经成为生活中必不可少的一部分，为人们的生产生活提供了极大的方便。
三相异步电机matlab电磁设计、温度场分析与ansoft磁场仿真学习资料
高温异步电机设计与性能分析High Temperature Induction Motor Design and PerformanceAnalysis学院：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（教授）2012年 6 月摘要Abstract目录摘要 (I)Abstract ............................................................................................................................ I I 目录 (I)第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 课题背景及意义 (1)1.2.1课题研究背景、目的及意义 (1)1.2.2课题国内外研究现状及趋势 (4)第2章三相单鼠笼异步电动机电磁计算 (6)2.1 额定数据及主要尺寸 (6)2.1.1参数的选择 (6)2.1.2电机的主要尺寸 (7)2.1.3定子绕组的计算 (9)2.1.4定子槽型的计算 (10)2.1.5转子绕组的计算 (11)2.2 磁路计算 (13)2.3 参数计算 (18)2.3.1线圈长度计算 (18)2.3.2电机定子绕组漏抗计算 (19)2.3.3电机转子绕组漏抗的计算 (21)2.3.4有效材料的计算 (22)2.3.5空载特性 (24)2.4 工作性能计算 (26)2.4.1电负荷计算 (26)2.4.2电机损耗计算 (27)2.4.3主要性能计算确定 (29)2.5 起动性能计算 (30)2.5.1起动时定子参数 (30)2.5.2起动时转子参数 (31)2.5.3起动参数的确定 (33)2.6 MATLAB语言结构 (34)第3章异步电机通过matlab的温度场分析 (35)3.1 matlab在电机设计和仿真中的应用 (35)3.2温度对异步电机的性能影响 (36)3.2.1. 温升 (36)3.2.2 发热 (37)3.2.3 环境温度对电动机的影响 (38)3.3 异步电动机温度场特性仿真结果 (38)第4章异步电机的ansoft仿真 (40)4.1. ansoft maxwell的介绍 (40)4.1.1 三维静电场分析(3D Electrostatic Field) (40)4.1.2 三维直流磁场分析(3D DC Magnetic) (40)4.1.3 涡流场分析(Eddy Current Field) (40)4.1.4 瞬态场(Transient Field） (40)4.2 Maxwell 仿真一般步骤 (40)4.3 Maxwell的仿真结果与分析 (41)4.3.1建立电机模型 (41)4.3.2 Rmxprt导入至Maxwenll 2D有限元模块 (42)4.4本章小结 (43)第5章结论 (44)参考文献 (45)致谢 (48)附录 (49)5.1 附录1 (49)5.2 附录2 (61)第1章绪论1.1 引言随着四个现代化的发展，工业生产的自动化程度提高，还需要大量各种各样具有高性能的控制电机作为自动化系统的控制元件或执行元件。
基于MATLAB三相异步电机的建模与仿真
; D =ω 1 Ls r 2
电机的电磁转矩为 :
Te = np Lm ir1Ψ2 Lr
( 7)
电机的运动方程为 : ω J d Te - TL = ・
np dt
( 8)
式中 , Te 为电机的电磁转矩 ; TL 为电 机负载转矩 ; np 为电机的极对数 ; J 为电机
图 1 三相异步电机仿真系统
1 异步电机的仿真数学模型
利用 MATLAB 进行电机运行状态仿 真 ,最为关键的是建立起一个便于仿真的 电机模型 。在本文的实例中 , 将在同步旋 转两相坐标系下对一个直接接入三相电网 的异 步 鼠 笼 电 机 建 立 一 个 可 方 便 用 于 MATLAB 仿真的电机模型 。 为了区分于一般的同步旋转 d、 q 坐标 系统 ,这里采用 M、 T坐标轴代替 d、 q轴 , 且令 M 轴与电机中转子总磁链 Ψ 2 方向一 致 (转子总磁链 Ψ 2 等于气隙磁链 Ψ g 与转 子漏磁链 Ψ 21 之和 ) 。也就是说 , 把 M 轴 定向到 Ψ 2 的方向 。由于 Ψ 2 固定在 M 轴 方向上 ,所以转子磁链在 T轴方向上就没 有分量 ,即 ΨM2 =Ψ 2 。而转换到两相同步 旋转坐标系统的一个突出优点是 : 当 A、 B、 C 三相系统中的变量是正弦波时 , M、 T坐 标变量是直流量 。根据相关文献 , 我们可 知异步电机在两相同步旋转坐标系上按转
该电机数学模型是由电源 ( Electrical Sources ) 、 测 量 ( M easurements ) 、 电机 ( machines ) 、 电 力 电 子 ( Power Electron2 ics) 、 线路 ( Elements) 、 连接器 ( connectors) 等元 件 构 成 。调 用 MATLAB / SI MUL I NK 中的 Simpower System s环节中各相关环节 模块 ,并将其连接起来 ,就可得到该电机数 学模型的仿真模型 。图 1 所示的是一个三 相异步电动机仿真系统图 , 在使用该仿真 模型时 , 只需要输入电机定子 、 转子的电 阻、 感抗和负载转矩等参数 ,就可以进行仿 真。
三相异步电机机械特性MATLAB仿真报告
评分：_________课程报告电机与拖动基础学院机自学院专业电气工程及其自动化学号 15122204学生姓名张紫靓课程电机与拖动基础电机与拖动基础报告一、固有机械特性及降压Matlab程序如下：固有机械特性：U1=220;m=3;p=3;f1=50;R1=2.08;R20=1.53;X1=3.12;X20=4.25;s=-0.4:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;T=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);plot(-T,-n);hold on;MATLAB仿真图像：降压：m=3;p=3;f1=50;R1=2.08;R20=1.53;X1=3.12;X20=4.25;s=0:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:3if k==1;U1=220;else if k==2;U1=200;else U1=150;endendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：二、定子串电阻程序：U1=220;m=3;p=3;f1=50;R20=1.53;X1=3.12;X20=4.25;s=0:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:3if k==1;R1=2.08;else if k==2;R1=5.08;elseR1=10.08;endendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：三、定子串电抗：程序：U1=220;m=3;p=3;f1=50;R1=2.08;R20=1.53;X20=4.25;s=0:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:3if k==1;X1=3.12;else if k==2;X1=6.12;elseX1=10.12;endendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：四、转子串电阻U1=220;m=3;p=3;f1=50;R1=2.08;X1=3.12;X20=4.25;s=0:0.0001:1.5;n0=60*f1/p;n=n0-s*n0;for k=1:5if k==1;R20=1.53;else if k==2;R20=3.53;else if k==3R20=5.53;else if k==4R20=7.53;else k==5R20=10.53;endendendendT=(m*p*U1^2*R20./s)./(2*pi*f1*((R1+R20./s).^2+(X1+X20)^2)); title('故有机械特性')xlabel('电动机转速n/(r/s)')ylabel('电动机转矩T/(N*M)')plot(T,n);hold on;endMATLAB仿真图：。
异步电机调压调速系统的matlab仿真代码
异步电机调压调速系统的matlab仿真代码异步电机是一种常见的电动机类型，广泛应用于各个领域的工业控制系统中。
在工业生产中，对异步电机的调压调速系统进行仿真设计可以帮助工程师们更好地理解电机的工作原理，并且优化控制算法，提高电机的性能和效率。
本文将根据异步电机调压调速系统的需求，介绍如何使用Matlab进行仿真设计。
异步电机调压调速系统主要包括三个部分：电机模型、调速控制器和电源电压。
首先，我们需要建立电机的模型。
在Matlab中，我们可以使用Simulink来搭建电机模型。
在搭建电机模型之前，我们需要明确电机的参数，例如额定功率、额定转速、定子电阻、定子电感、转子电阻、转子电感等。
根据这些参数，我们可以使用Simulink中的“Synchronous Machine”模块来搭建电机模型。
通过调整模块的参数，我们可以设定电机的额定功率和转速。
此外，我们还可以通过添加噪声、扰动等，模拟电机在实际工况下的运行情况。
接下来，我们需要设计调速控制器。
常见的调速控制算法有PID控制、模糊控制、自适应控制等。
在Matlab中，我们可以使用Simulink中的“PID Controller”模块来实现PID控制算法。
在使用PID控制器模块之前，我们需要根据电机的特性调整控制器的参数，例如比例系数、积分时间和微分时间。
通过不断调整参数和观察仿真结果，我们可以优化控制器的性能，实现电机的稳定调速。
最后，我们需要模拟电源电压对异步电机的影响。
在实际应用中，供电电压的波动会对电机的转速和输出功率产生影响。
在Matlab中，我们可以通过添加波动的直流电压源来模拟这种影响。
通过调整电压源的幅值和频率，我们可以观察电压波动对电机转速和输出功率的影响。
这对于调压调速系统的设计和优化非常重要。
在完成上述步骤后，我们可以对整个异步电机调压调速系统进行仿真。
通过控制器和电源电压的输入，我们可以观察电机的转速、输出功率和电流等参数的变化情况。
三相异步电动机在MATLAB下的建模与仿真
10.3969/j.issn.1000-0755.2014.10.002三相异步电动机在MATLAB下的建模与仿真何凯荣军吴管何飞谢涛（湖南理工学院信息与通信工程学院，湖南岳阳 414006）摘要：介绍了三相异步电动机的工作原理，重点研究了其在MA TLAB/Simulink中的建模思路，最后给出了仿真结果并对仿真结果进行了分析，为其在今后的实际应用打下了坚实的基础。
Modeling and Simulation of Three-phase Asynchronous Motor Based on MA TLABHe Kai Rong Jun Wu Guan He Fei Xie Tao(Department of Information and Communication Engineering,Hunan Institute of Science and Technology. Yueyang, Hunan)Abstract: This paper introduces the working principle of three-phase asynchronous motor, and mainly studies the modeling ideas in the MA TLAB/Simulink. Finally, the paper gives out the simulation results of three-phase asynchronous motor and analyzes the simulation results, so that laying a solid foundation for its practical application in the future.Key words: asynchronous motor; load operation; mechanical property; modeling0 引言异步电机相对于直流电机具有维护简单、体积小和重量轻等优点，广泛应用于工农业生产和生活中。
异步电机调压调速系统的matlab仿真代码
异步电机调压调速系统的matlab仿真代码一、引言异步电机调压调速系统是工业控制领域中的一个重要研究方向，其应用范围广泛，包括电动汽车、风力发电等。
本文将介绍异步电机调压调速系统的matlab仿真代码。
二、异步电机模型1. 模型简介异步电机是一种常见的交流电动机，其转子和定子之间没有直接的电连接。
异步电机的转速受到供电频率和负载转矩的影响。
在matlab中，可以使用simscape库中的Asynchronous Machine模块来建立异步电机模型。
2. 建立模型在matlab中，打开simscape库并选择Asynchronous Machine模块。
将该模块拖入工作区，并设置参数，如额定功率、额定转速等。
然后连接输入端口和输出端口以完成建模。
三、PID控制器设计1. 控制器简介PID控制器是一种常见的反馈控制器，通过比较设定值和实际值之间的差别来计算控制信号。
在matlab中，可以使用Control System Toolbox库中的PID Controller对象来设计PID控制器。
2. 设计方法首先需要确定调节参数Kp、Ki和Kd。
可以使用试错法或者自适应控制方法来确定这些参数。
然后在matlab中使用PID Controller对象，并设置控制器参数。
四、调压调速系统仿真1. 系统简介异步电机调压调速系统是由异步电机、PID控制器和电源等组成的一个闭环控制系统。
其目的是通过控制电机的转速和电压来实现负载转矩的精确控制。
2. 仿真方法在matlab中，可以使用Simulink库来建立异步电机调压调速系统模型。
将异步电机模型和PID控制器模型连接起来，并添加输入信号和负载转矩信号。
然后运行仿真，并分析结果。
五、总结本文介绍了异步电机调压调速系统的matlab仿真代码，包括建立异步电机模型、设计PID控制器以及建立闭环控制系统模型并进行仿真。
这些内容对于工业控制领域的研究和应用具有重要意义。
基于MATLAB的三相鼠笼式交流异步电动机制动仿真
基于MATLAB的三相鼠笼式交流异步电动机制动仿真
三相鼠笼式交流异步电动机是一种常见的工业电动机，具有结构简单、运行可靠、接线便捷等特点。
为了更好地了解鼠笼式交流异步电动机的制
动过程，可以使用MATLAB软件进行仿真研究。
首先，我们需要建立鼠笼式交流异步电动机的数学模型。
这个模型是
基于电动机的物理特性和电路等参数建立的，可以描述电动机的运行情况。
通常，鼠笼式交流异步电动机的数学模型可以分为电磁部分和机械部分两
部分。
在电磁部分，我们可以利用磁动势方程描述电动机的电磁特性。
首先，我们可以根据电动机的电路参数计算出定子电压、电流和电动势等相关参数。
然后，根据电动势方程，我们可以计算出电动机的磁链和电磁转矩。
在机械部分，我们可以利用转矩方程描述电动机的机械特性。
根据载
荷特性和电动机的转速、转矩、惯性等参数，我们可以计算出电动机的机
械转矩和转速。
在建立了鼠笼式交流异步电动机的数学模型之后，我们可以使用MATLAB软件进行仿真研究。
根据实际需求，我们可以设置不同的仿真条
件和参数，如电机参数、工作状态、负载特性等。
然后，我们可以运行仿
真程序，得到电动机在不同工况下的运行情况和性能指标。
通过仿真研究，我们可以得到电动机的速度-转矩特性曲线、电流-转
矩特性曲线、功率-转矩特性曲线等数据，从而更好地理解电动机的工作
原理和性能。
总之，基于MATLAB的三相鼠笼式交流异步电动机制动仿真可以帮助研究人员深入了解电动机的运行特性和性能，提供了一种快捷有效的研究方法。
同时，这种仿真方法也可以用于电动机的设计优化和性能改进。
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中国石油大学胜利学院
综合课程设计总结报告
题目：三相异步电机直接启动特性实验模型
学生姓名：潘伟鹏
系别：机械与电气工程系
专业年级：2012 级电气工程专业专升本2 班指导教师：王铭
2013 年 6 月27 日
一、设计任务与要求
普通异步电动机直接起动电流达到额定电流的
6--7 倍，起动转矩能达到额定转矩的 1.25 倍以上。
过高的温度、
过快的加热速度、 过大的温度梯度和电磁力， 产生了极大的破坏力， 缩短了定子线圈和转子铜条的使用寿命。
但在电网条件和工艺条件允许的情况下，异步电动机也可以直接启动。
本次课程设计通过 MATLAB 软件建模 模拟三相异步电动机直接启动时的各个元器件上的电量变化。
电力系统 matlab 仿真类书籍 电机类教材 二、方案设计与论证
三相异步电动机直接起动就是利用开关或接触器将电动机的定子绕组直接接到具有额定电压的电网上。
由《电机学》知三相异步电动机的电磁转矩 M 与直流电动机的电磁转矩 有相似的表达形式。
它
们都与电机结构(表现为转矩常数)和每级下磁通有关，只不过在三相异步电动机中不再是通过电枢的全部 电流，而是点数电流的有功分量。
三相异步电机电磁转矩的表达式为：
1-1)
式中 ——转矩常数
——转子功率因数 式(1-1)表明，转子通入电流后，与气隙磁场相互作用产生电磁力，因此，反映了电机中电流、磁场和
作用力 之间符合左手定则的物理关系，故称为机械特性的物理表达式。
该表达式在分析电磁转矩与磁通、电流之间 的关系时非常方便。
从三相异步电动机的转子等值电路可知，
(1-3)
将式(1-2)、 (1-3)代入 (1-1)
得：
每级下磁通
从上述可见，三相异步电动机的机械特性由两段组成：当 s 较小（ n 较高）时， n 与 M 近似呈线性关系；当 s 较大（ n 较低）时， n 随 M 增大而升高。
将两部分机械特性圆滑连接，既得三相异步电动机机械特性，如 图 1-1 所示。
5.
由上述公式可得三相异步电动机直接起动时，起动电流较大，可达额定电流的 5～ 7 倍，同时会引起电网电
压波动，该方法只适合于小容量轻负载的异步电
动机的起动。
二：异步电动机直接启动的电路图如图 1-2：
1-4）
：我们做如下分析： 当 s=0 时，
，M=0 ，说明电动机的理想空
载转速为同步转速 。
当 s 很小时，有 ， ，说明
电磁转矩 T 近似与 s 呈线性关系， 即随着 M 的增 加，
略有下降。
因而，类似直流 电动机的机械特性，是一条下倾的直线。
当 s 很大时，有 ， ，说明电磁转矩 M 近似与 s 成反比，即 M 增加时 n 反而升
高。
当 s=1 时， =常数，此即三相异步电机的启动转矩。
图 1-1 三相异步电动机机械特性
n=0，
图1-2
三、电路设计与参数计算
MATLAB简介八十年代以来，计算机仿真成为交流电机及其调速系统分析，研究和设计的有利工具。
应用计算机的仿
真技术，我们可以用软件建立起电机及其传动、控制的仿真模型，再以这个模型在计算机内人为模拟的环境或条件下的运行研究，替代真实电机在实际场合下的运行实验，既可得到可靠的数据，又节约了研究的时间及费用。
MATLAB 语言具有以下特点：1 功能强大、2 界面友好、编程效率高3 扩展性强启动SIMULINK只需在MATLAB 的命令窗口键人“SIMULNIK”命令，此时出现一个SIMULINK窗口。
这个窗口包含7 个模块库，它们分别是信号源模块库(sources)、输出模块库(Sinks)、离散模块库(Diserete) 、线性模块库(Linear)、非线性模块库(Nonlinear) 、连接与接口模块库(Connections) 和扩展模块库(Extrax)。
1、仿真电路设计和参数
应用MatLab/simulink 建立三相异步电动机直接起动仿真模型如图1 所示。
主要包括三相异步电动机模块
( Asynchronous Machine )、电源模块 ( Power Source )、选择器模块 ( Selector ) 和测量模块
( Machinemeasurement )等。
其中，异步电机模块参数设置如下：Pn =110 KW，Un =400 V，fn =50 Hz, Un =1 487
r/min, 定子电阻Rs=0.02155 ，Ω定子电感Ls=0.000 226H，转子电阻Rr=0.012 31 ，Ω转子电感Ls=0.000 226H，漏抗X1+X' 2=0.254励Ω磁,互感L m=0.010 38H，转动惯量J=2.3kg m·，摩擦系数F=0.05421N m·s，极对数p=2 。
2、原理图(含仿真模块名称与型号)
图
2
三相异步电动机直接起动模型
3、元件清单元 件 序 号
元件 符号 元件 型号
主要参数
数量
备注
1 U
3-Phase Programm able Voltage Source
400v 1
2 M Asynchron ous Machine SI Units
110kw 400v 1
3 V Voltage Measurem ent
1
4
Constant 500 1
5Machines
Measurem
ent Demux
1
6Selector ia2
7Scope2
8Gain10
四、仿真过程与仿真结果
根据原件清单使用matalab6.5 连线仿真结果如下
五、调试优化
（1）静态调试图如下，负载为零时。
转子电流定子电流转速
机械转矩
六、仿真正确性验证
（1）转子电流验证
带入上述已知参数，利用
与转速的曲线关系 Y/X （转子电流（ A ）/转速（ r/min ） ）：
2）动态调试图，带负载运行时
转子电流
定子电流
转速
机械转矩
M 语言程序画出如下的转速与转子电流特性图；可得电流
由上图曲线变化可得知电流随转速的增加而下降，异步电动机直接起动电流达到额定电流的 速达到
1500r/min 时电流大约为 300A, 经过验证所得结果与理论值相同。
（2）机械转矩验证
由图可知电机刚启动时起动转矩能达到额定转矩的 1.25 倍以上，与仿真图相符。
结论与心得 经过两个个星期的学习与仿真，使我在整个电机设计过程中，学到了不少东西，更深一步掌握了 电机电路设计的原理，深入了解了我们专业的基础课程。
本次的实验目的是通过解决比较简单的实际问题，巩固和加深在《电机学》课程中所学的理论知识和实验技 能。
训练学生综合运用学过的电机及拖动
6--7 倍，当转
利用 M 语言程序画出如下的转速与机械转矩特性图；
Y/X （转速
/机械转
MatLab 在
将电机参数和数据代入电磁转矩公式， 矩
）
基础知识，在教师指导下完成查找资料，选择、论证方案，科学实验，分析结果等工作，通过理论联系实际提高和培养学生分析、解决实际问题的能力和创新能力，为后续课程的学习、毕业设计和毕业后的工作打下一定的基础。
加强了理论知识与实践统一的能力，加强了自己动手操作的能力。
与此同时，也培养了我们的团队精神，有助于我们更快的适应社会，适应工作。
我相信通过这次课程设计会给我以后的学习生活中更大的帮助。
最后感谢在这次训练中给予我帮助的的老师和同学。
八、参考文献
[1] 顾绳谷.电机及拖动基础[M].4 版.北京：机械工业出版社，2007
[2] 李维，matlab 在电气中的应用.北京：中国电力出版社，2007
[3] 汤蕴缪.电机学[M]. 北京：机械工业出版社，2000.
[4] 刘启新，电机与拖动基础北京中国电力出版社，2007.2
[5] 唐孝镐.实心砖子异步电机及其应用.机械工业出版社，1991.3。